NASA, 1970’lerden bu yana ajansın ilk Ay keşif görevi olan Artemis I’i başlatırken, dünyanın dört bir yanından pek çok kişi bu Cumartesi heyecanla izleyecek.
Gösteri, dünyanın en güçlü roketini içeriyor: Uzay Fırlatma Sistemi (SLS). Yaklaşık 100 metre boyunda ve 2.600 tondan fazla ağırlığa sahip olan SLS, 8,8 milyon poundluk devasa bir itiş gücü üretiyor—(Boeing 747 jetinin itiş gücünün 31 katından fazla).
Ancak roket biliminin ve uzay araştırmalarının arkasında yatan sadece şaşırtıcı mühendislik değildir. İçinde saklı, bu fantastik başarılara güç veren ve uzaydaki kırılgan yaşamımızı sürdüren zekice bir kimya var.
Yakıt ve kıvılcım
Uzaya bir roket fırlatmak için yanma olarak bilinen kimyasal bir reaksiyona ihtiyacımız var. Yakıtların oksijenle birleştiği ve sonuç olarak enerji ürettiği yerdir. Buna karşılık, bu enerji, SLS gibi mamut makineleri Dünya’nın üst atmosferine ve ötesine itmek için gereken itmeyi (veya itmeyi) sağlar.
Yoldaki arabalar ve gökyüzündeki jetler gibi, roketlerin de yanmanın gerçekleştiği motorları vardır. SLS’nin iki motor sistemi vardır: dört çekirdek aşaması RS-25 motorları (yükseltilmiş uzay mekiği motorları) ve iki katı roket güçlendiriciler. Ve kimya, her motor için benzersiz bir yakıt karışımı sağlayan şeydir.
Çekirdek kademe motorları, sıvı oksijen ve sıvı hidrojen karışımı kullanır, oysa katı roket güçlendiriciler, adından da anlaşılacağı gibi, katı bir itici içerir – polibütadien akrilonitril adı verilen sert, kauçuk benzeri bir malzeme. Bu malzeme, yakıt olmanın yanı sıra, oksijen kaynağı olarak amonyum perklorat ile yakıt olarak ince alüminyum metal parçacıkları içerir.
Katı roket güçlendiriciler için yakıt oda sıcaklığında kolayca depolanırken, çekirdek aşamadaki motor yakıtlarının sıvı hidrojen için -253°C’de ve sıvı oksijen için -183°C’de depolanması gerekir. Bu nedenle, havalandıktan sonra roketlerden kesilen buz tabakalarını görüyorsunuz – yakıt kapları çok soğuk, çevredeki havadaki nemi donduruyorlar.
Ancak yakıtı yakmamız gerektiğinde ortaya çıkan ilginç bir kimya daha var. Yakıt kaynağına bağlı olarak roketler, yüceltilmiş bir buji aracılığıyla elektriksel olarak veya kimyasal olarak ateşlenebilir.
Bir uzay fırlatılışını izlediyseniz ve “TEA-TEB ateşlemesi” hakkında bir konuşma duyduysanız, bu şu anlama gelir: trietilalüminyum ve trietilboran. Bu iki kimyasal piroforiktir, yani havaya maruz kaldıklarında kendiliğinden alev alabilirler.
Yıldızlar arasında yaşamı sürdürmek
Kimya tarafından beslenen sadece roketler değil. Uzaydaki yaşam destek sistemleri, astronotlarımızı canlı tutan ve nefes alan kimyasal süreçlere dayanır – Dünya’da sıklıkla kabul ettiğimiz bir şey.
Hepimiz oksijenin önemini biliyoruz, ancak soluduğumuzda zehirli bir atık ürün olarak karbondioksiti de dışarı veriyoruz. Peki Apollo Ay görevlerinde veya Uluslararası Uzay İstasyonunda (ISS) olduğu gibi bir uzay kapsülünün kapalı ortamındaki karbondioksite ne olur?
Tom Hanks’in uymaya çalıştığını hatırla yuvarlak bir deliğe kare bir dübel Apollo 13 filminde mi? Bunlar, NASA’nın bu zehirli gazı uzay kapsüllerinin içinden çıkarmak için kullandığı karbondioksit temizleyicilerdi.
Bu yıkayıcılar, sarf malzemeleriyle dolu harcanabilir filtrelerdir. lityum hidroksit (kanalizasyon temizleme sıvısında bulabileceğiniz bir kimyasala benzer) karbon dioksit gazını basit yollarla yakalar. asit-baz kimyası. Bu yıkayıcılar karbondioksiti uzaklaştırmada ve astronotların rahat nefes almasını sağlamada oldukça verimli olsa da, filtrelerin sınırlı bir kapasitesi vardır. Doyduktan sonra artık etkili olmazlar.
Bu nedenle, genişletilmiş uzay görevleri için lityum hidroksit filtreleri kullanmak mümkün değildir. Bilim adamları daha sonra, zeolitler adı verilen minerallerden yapılmış yeniden kullanılabilir bir karbondioksit yıkayıcı kullanan bir sistem geliştirdiler. Zeolit ile yakalanan karbondioksit uzaya salınabilir ve filtreler daha fazla gaz yakalamak için serbest kalır.
Ancak 2010’da bilim adamları, bu atığı yaşamın başka bir temel bileşenine dönüştürerek karbondioksiti yönetmenin daha da iyi bir yolunu buldular: suya.
Atıktan kaynağa
ISS’deki Çevre Kontrol ve Yaşam Destek Sistemi, karbondioksit yıkayıcıların yerini alıyor. Karbon Dioksit Azaltma Sistemi, Sabatier sistemi olarak da bilinir. Adını, işlevinin merkezinde yer alan kimyasal reaksiyondan alıyor ve bu da onu keşfeden kişinin adını taşıyor. 1912 Kimya Nobel Ödülü kazanan Paul Sabatier.
Bu sistem, su ve metan oluşturmak için karbondioksiti hidrojen gazı ile birleştirir. Metan gazı uzaya salınır ve hidroliz adı verilen bir süreçle su, solunabilir oksijen ve hidrojen gazına bölünür. İkincisi daha sonra daha fazla karbondioksiti suya dönüştürmek için geri dönüştürülür.
Bu süreç sadece uzay araştırmaları için faydalı değildir. Eve daha yakın, kimyagerler benzer sistemleri araştırmak sera gazı emisyonlarını potansiyel olarak ele almak için – her derde deva olmasa da, Sabatier reaksiyonu burada Dünya’da bir miktar karbondioksiti geri dönüştürmemize yardımcı olabilir.
Bu arada NASA’nın Artemis Ay misyonu hedefleri Ay’a ilk kadın ve renkli insanı indirmek ve bir ay üssünde uzun vadeli bir insan varlığı kurmak. Sabatier reaksiyonu ve diğer küçük kutlanan kimyasal süreçler, insanlığın devam eden uzay çabalarının anahtarı olacaktır.
Konuşma tarafından sağlanan
Bu makale şuradan yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.
Alıntı: Sadece roket bilimi değil: Gizli kimya, ayın uzaya fırlatılmasına ve uzayda yaşamı sürdürmesine güç verir (2022, 2 Eylül) 3 Eylül 2022’de https://phys.org/news/2022-09-rocket-science-hidden-chemistry- adresinden alınmıştır. güçler.html
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.
Bu makale şuradan yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.
Alıntı: Sadece roket bilimi değil: Gizli kimya, ayın uzaya fırlatılmasına ve uzayda yaşamı sürdürmesine güç verir (2022, 2 Eylül) 3 Eylül 2022’de https://phys.org/news/2022-09-rocket-science-hidden-chemistry- adresinden alınmıştır. güçler.html
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.
uzay-1